申请人信息

审核意见:自我介绍部分应当介绍自己的专业背景,研究经历和个人特点。

申请人ID:BSP
真实姓名:赵泽锴
自我介绍:自我介绍总是不知道要写点什么。
申请方式:个人

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{"tid":"83318","uid":"76813","username":"BSP","t":"准备认真做一个感应炮【连载】【露行动资助】","toc":"2018-9-24 21:26:46","pid":"850975"}
文号:850975  BSP 发表于 2018-9-24 21:26:46
准备认真做一个感应炮【连载】【露行动资助】
项目信息

审核意见:研究方法老旧。对于可以进行完善的计算仿真的研究对象,未采取计算仿真的办法,或者跳过计算仿真而直接使用实物参数扫描手段,浪费人力财力。审查委员完全采纳评论1,2的观点,具体参见评论。

探究单级感应炮的初速和效率与电容储能-电容电压-线圈自感的关系

中文摘要
探究单级感应炮的初速和效率与电容储能-电容电压-线圈自感的关系

本项目将延续受科创基金2019J2资助的项目中的项目内容并在实验目的上做适当的推广。


一、项目目标:

探究单级感应炮的初速和效率与电容储能-电容电压-线圈自感的关系。


二、申请该项目的起因:

在包括科创在内的业余电子炮制作界内,绝大多数人对磁阻式电磁炮情有独钟,但是磁阻式发射系统自身的缺陷包括:存在反拉现象、需要考虑关断、热损耗严重等问题难以解决或者说解决方式极其复杂,而这些缺陷对于提高磁阻式发射系统的初速以及效率影响巨大,我在2017年下半年到2018年上半年也曾尝试制作磁阻式电磁炮,对它的缺陷有了着深刻的认识,由此,在2018年我重新开始着手制作电炮的时候,选择了感应式这种在业余界不常被使用的加速方式。但是在2018年末,我发现在感应式电磁炮在制作过程中,由于缺少系统性的数据和经验性的总结,容易导致对炮的参数考虑不足,在实验中引发了诸多问题。所以在新的项目中我放弃了只是做一个可堪一用的感应式电磁炮的想法,转而去通过实验来探索感应式电磁炮的一般规律。


三、实验方案的设计:

I、思路:

利用六个1100v薄膜电容串并联相互组合,得到350uf,700uf,1050uf,1400uf等六个总电容容量,和1100v,2200v,3300v,4400v四个电容电压,进行控制变量实验。


II、实验器材:

1,经过环氧灌封的线圈。

2,高压电容。

3,放电管及触发电路。

4,电容充电模块。

5,子弹减速装置。


III、第一阶段实验:

使用参数为: 线径为0.8mm漆包铜线四线并绕20匝   的线圈,进行电容电压,储能为以下参数的共计28次实验。

1、电容总压:600v,900v,1100v.

 电容电压/v600 900 1100 
 一个电容63 J 141J 211J
 两个电容并联126 J 282J 424J
 三个电容并联189 J 423J 636J
 四个电容并联 252 J  564J 848J
 五个电容并联 315J 705J1055J
 六个电容并联378 J846 J1266J


2、电容总压:1400v,1700v,2000v,2200v

电容电压 1400 1700 2000 2200 
 两电容串联 343J 506J700 J 847J
 两串两并686 J1012 J1400 J1694J 
 两串三并 1029J 1518J 2100J 2541J


3、电容总压:2500V,2800V,3100V,3300V,

电容电压  2500 28003100 3300 
 三个电容串联1094 J1375 J 1682J1905 J
 六个电容三串两并 2188J 2750J 3364J 3810J


4、电容总压:3500V,3800V,4100V,4400V.

电容电压  35003800  4100 4400
 四个电容串联 2143J 2527J 2941J 3388J


IV、第二阶段:

计划使用参数为 线径为0.8mm漆包铜线四线并绕10匝  的线圈重复上述实验,正式实施时会视第一阶段实验结果适当调整线圈参数。


V、开关的选择:

通过对实验电路进行半定量模拟我们可以知道可控硅(组)的性能要求:耐压4400v,峰值耐流(长度为100us的脉冲):200kA,电流上升率:10kA/us。

由于性能达标的可控硅市场上不存在,氢闸流管过于昂贵,故使用放电管。

所以我选择了 B88069X0270S102 放电管 作为这次实验的开关。


VI、对无关变量的处理:

1)回路电阻:

回路电阻估计为0.5毫欧姆,相较于线圈电阻10毫欧姆,较小可忽略。


2)弹丸参数问答:

1,为什么我使用直径为8mm长径比为15:4的弹丸:

根据定性分析可以得到大长径比的弹丸可以得到较大的互感与自感之比,同时相较于扁平弹丸,大长径比弹丸可预见的有更好的空气动力学性能,在后续的实验中,无论使用尾翼稳定还是自旋稳定,都有较好的应用前景。


2,为什么设计这样一个特殊的弹丸结构:

在未来的实验中,弹丸将尝试使用尾翼稳定结构,使用这个结构进行本次实验,既没有降低本次实验结果的普适性,同时也进行了未来将会进行的对尾翼稳定弹丸的测试。


3,为什么使用紫铜而不是铝弹丸:

是用铜弹丸好还是铝弹丸好的讨论在论坛中由来已久却并没有得到什么结果,在这里根据实验者的个人喜好选择紫铜弹丸。


VII,对于实验中出现的其他细节的问答:

1,为什么使用真空设备:

在常压下灌封环氧得到的线圈,内部气泡众多,环氧灌封结构强度得不到保证。


2,为什么使用四线并绕而不是铜箔或者单根粗线绕制:

四线并绕相较于单根粗线,和弹丸的互感与自感比值较高。而铜箔的端部效应明显(三水同学的仿真结果),故使用四线并绕。


3、为什么使用1100V350uF这个规格的电容:

相较于淘宝其他电容,单位储能价格最低,且每个电容储能较少,便于通过调节电容个数来调节储能大小。


4、子弹减速装置是什么?

在实验中可预见的将得到初速较高的弹丸,所以我尝试了一种内装塑料橡皮和玻璃纤维的筒状装置,以期吸收弹丸动能,减少安全隐患。


5.为什么使用六个指针式电压表:

实时监测六个电容电压,避免电容击穿,减少安全隐患。


四、一些前置性的讨论:

问一个关于感应炮可控硅选择的问题 - 科创论坛 https://www.kechuang.org/t/83836

讨论环氧树脂脱模方法。 - 科创论坛 https://www.kechuang.org/t/83856

问一个关于电磁炮线圈仿真和灌封环氧使用模具的问题 - 科创论坛 https://www.kechuang.org/t/83838


~这里是文章的结尾~

其他信息

审核意见:由于项目内容暂未通过审核,资金预算亦不能通过审核。

学科分类:电磁炮
研究周期:360天
资金预算:
用途 数量 单价(元) 合计(元)
电容 6 40 240
数显电压表 1 150 150
指针式电压表 6 30 180
线缆 8 8 64
屏蔽线缆 1 20 20
变压器 27 0 0
mt60接头 3 6 18
高压电容 4 2 8
高压二极管 10 2 20
自制真空仓 1 100 100
真空泵 1 260 260
环氧树脂 1 30 30
环氧树脂模具 2 8 16
气体放电管 40 8 320
放电管触发装置 1 40 40
定制弹丸 5 50 250
定制线圈架 1 150 150
塑料胶 1 20 20
玻璃纤维 1 5 5
热缩套 10 2 20
漆包线 3 15 45
高压绝缘胶 3 3 9
测速器 1 35 35
申请金额:2000元
项目状态

项目已中止

已放弃申请

我认同评论1、2的观点。对于可以进行完善的计算仿真的研究对象,我应采取先仿真后实验的方法,而不是直接进行实验,并且此时实验条件并不充分。

专家审核不通过,等待申请人修改

  • 提交申请
  • 专家审核
  • 管理员复核
  • 拨款
  • 结题
最新进展
系统6 个月前
提交申请表
系统6 个月前
用户信息未通过审核,等待申请人修改。审核意见:自我介绍部分应当介绍自己的专业背景,研究经历和个人特点。
系统6 个月前
项目信息未通过审核,等待申请人修改。审核意见:研究方法老旧。对于可以进行完善的计算仿真的研究对象,未采取计算仿真的办法,或者跳过计算仿真而直接使用实物参数扫描手段,浪费人力财力。审查委员完全采纳评论1,2的观点,具体参见评论。
系统6 个月前
资金预算未通过审核,等待申请人修改。审核意见:由于项目内容暂未通过审核,资金预算亦不能通过审核。
BSP6 个月前
我认同评论1、2的观点。对于可以进行完善的计算仿真的研究对象,我应采取先仿真后实验的方法,而不是直接进行实验,并且此时实验条件并不充分。

[修改于 4 个月前 - 2019-06-20 18:03:10]

来自 科创基金电磁炮
2019-4-18 09:33:15
1楼
个人有一些质疑: 1、感应炮的理论模型相较磁阻炮简单,用大量实验总结规律费时费力。选题方向可能需要修改。 2、使用真空仓对线圈进行环氧灌封,有点画蛇添足。把线圈在缠绕成型前浸渍环氧,相当程度上可以确保线圈内部较少的气泡,如需更高的强度,可在线圈外围浇筑厚壁。以上描述的工艺,使用自制硅胶模具就可以很好解决。再者,在真空仓中操作线圈灌封,可能需要把线圈约束使其不散架,操作比预想的要困难。 3、指针电压表可以用表头代替,价格更低,也容易安装在电容上。如85C1型。 4、”将来打算用于验证飞行稳定的定制弹丸”未见结构设计。“感应炮实验”和“验证弹丸稳定性”应当是两个项目,后者也不必需感应炮平台。建议在此项目中,使用普通铝棒/铜棒作为弹丸材料,如有“验证弹丸稳定性”的项目,再申请定制弹丸。 5、“定制线圈架”价格过高。 6、线缆等零散部件不够详细规范,报价存疑。 综上,建议楼主可将题目转向“探究气体放电管在电炮应用中的性能”,验证放电管耐流、延迟、一致性、重复放电的性能衰减。并配备相应实验条件,削减不必要预算。
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2楼
我也比较反对用大量实验总结规律的作法。 一方面是,我们不需要实验来证实什么。毕竟现在都21世纪了,感应炮涉及的基础理论已经无比的清晰,如果只是为了总结规律,那用相应的仿真软件做个参数扫描就好了嘛。 另一方面是,实验甚至没法证明什么。在楼主这样的“连示波器和LCR电桥都没有”的实验条件下,就算得到了和理论一致的结果,也不知道到底可不可信……就算得到了和理论预测不符的结果,也几乎可以肯定是实验出了问题…… 同时,要知道时间是非常昂贵的资源。按楼主所在省份的在岗职工人均工资来算,大概就是每分钟工时值5毛钱……楼主的这套实验做下来,人力成本搞不好得小一万……拿这么高的投资去做参数扫描实在是太浪费了(还不如发给我来委托仿真呢#滑稽) 考虑到楼主现在的测试和加工条件,建议楼主先学习一下电路和静磁学,可以买些大学课本来看。之后学一下仿真软件(这个真的没有想象中的那么难)。如果实在手痒想做实验,可以重点研究线圈绕制工艺,毕竟这事几乎不需要任何加工条件……把东西连起来做个能动的感应炮玩玩改善心情也不错…至于更精细的测试,建议报考电学相关专业的大学,等实验条件极大改善之后再做(至少得能用上示波器和电桥嘛)
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